JPH07121208A - Optimization design system - Google Patents

Optimization design system

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Publication number
JPH07121208A
JPH07121208A JP26369193A JP26369193A JPH07121208A JP H07121208 A JPH07121208 A JP H07121208A JP 26369193 A JP26369193 A JP 26369193A JP 26369193 A JP26369193 A JP 26369193A JP H07121208 A JPH07121208 A JP H07121208A
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JP
Japan
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knowledge
design
inference
knowledge base
basis
Prior art date
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Pending
Application number
JP26369193A
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Japanese (ja)
Inventor
Eizo Suyama
栄蔵 須山
Toru Abe
徹 阿部
Seiji Kato
誠司 加藤
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Marelli Corp
Original Assignee
Calsonic Corp
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Filing date
Publication date
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Priority to JP26369193A priority Critical patent/JPH07121208A/en
Publication of JPH07121208A publication Critical patent/JPH07121208A/en
Pending legal-status Critical Current

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  • Exhaust Silencers (AREA)
  • Feedback Control In General (AREA)

Abstract

PURPOSE:To enable a person who has neither sufficient experience nor knowledge about the optimization design system of a noise elimination and exhaustion system to securely utilize excellent experience and knowledge stored in the data base. CONSTITUTION:This system is equipped with an information data base 11 which previously stores constitution and performances to be referred to at the time of designing as to individual applicable components, a knowledge base 13 which stores a gathering of knowledge of optimum designing procedures, obtained experientially corresponding to the value ranges of the individual items included in the specifications of the design, according to a specific knowledge expressing method, a characteristic simulating means 15 which finds characteristics on the basis of simulation algorithm matching constitution designed on the basis of the optimum designing procedures as to the sound elimination and exhaustion system of the set constitution, and an inference means 17 which performs inference on the basis of knowledge to be applied by retrieving the knowledge according to specifications from the gathering of knowledge stored in the knowledge base 13, and refers to the information data base 11 and drives the characteristic simulating means 15 on the basis of the process procedure of the inference to design the constitution on the basis of the optimum designing procedures.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、車両の消音排気系につ
いて、所望の要求品質に応じた最適な設計を行う最適化
設計システムに関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an optimization design system for optimally designing a noise reduction exhaust system of a vehicle in accordance with a desired required quality.

【0002】[0002]

【従来の技術】自動車の消音排気系の開発設計工程で
は、安全性、信頼性、性能、運用にかかわる操作性や快
適性、搭載される車両の外観等を介して消費者に与えら
れる商品性その他の要求品質(あるいは設計仕様)を満
足させるために、種々の観点から最適化がはかられる。
さらに、このような開発設計では、近年、理論的な解析
に基づく設計手法が部分的に導入されつつあるが、この
ような手法を適用できない分野については、従来と同様
にして試作・実験等による多くの思考錯誤が反復して行
われつつある。
2. Description of the Related Art In the process of developing and designing a muffler exhaust system for automobiles, the product characteristics given to consumers through safety, reliability, performance, operability and comfort related to operation, and appearance of the vehicle in which they are installed. In order to satisfy other required quality (or design specifications), optimization is performed from various viewpoints.
Furthermore, in such development design, a design method based on theoretical analysis has been partially introduced in recent years, but in fields where such a method cannot be applied, trial production and experiments are conducted in the same manner as in the past. Many thoughts and mistakes are being repeated.

【0003】また、上述した要求品質を示す種々の項目
の内、特に、排気系の音圧損失と消音量とについては、
排気系の外形形状が車両床下形状に制約され、その制約
下で許容される自由度の範囲内で消音器の機種選定、実
装位置の決定等を行わなければならために、技術的に相
反する関係にある。さらに、実際に車両に搭載された排
気系において排気騒音が非線型に減衰しながら伝搬した
り、脈流によって気流音が発生する現象については、ま
だ理論的に十分な解明がなされていない。
Further, among the various items showing the above-mentioned required quality, in particular, the sound pressure loss and the sound volume of the exhaust system are
The external shape of the exhaust system is constrained by the underfloor shape of the vehicle, and it is technically contradictory because the model of the silencer and the mounting position must be selected within the range of the degree of freedom allowed under the constraint. Have a relationship. Furthermore, the phenomenon in which exhaust noise propagates while being attenuated non-linearly in an exhaust system actually mounted on a vehicle, or a phenomenon in which airflow noise is generated by pulsating flow has not yet been theoretically sufficiently clarified.

【0004】したがって、消音排気系の開発設計は、上
述した技術的に相反して関係したり理論的な解析に基づ
く設計手法が適用できない事項について十分な経験を有
し、その経験に基づいて総合的に的確な判断を行うこと
ができる専門の技術者に委ねられていた。
[0004] Therefore, the development design of the muffler exhaust system has sufficient experience on the above-mentioned technically contradictory relations and the design method based on theoretical analysis cannot be applied, and based on that experience, It was entrusted to a professional engineer who can make an accurate judgment.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】しかし、上述した高度
かつ十分な技術力は技術者の長年にわたる経験にもとづ
いて培われるものであるために、設計を担当する人材の
教育には多大の時間やコストを要する。さらに、個々の
技術者は消音系および排気系の双方に関する十分な経験
や知識を有するとは限らないために、設計作業を担当す
る者の選択にかかわる自由度に大きな制約が課せられて
いた。
However, since the advanced and sufficient technical capabilities described above are cultivated based on many years of experience of engineers, it takes a lot of time and time to educate the personnel in charge of designing. Costly. Further, since each engineer does not always have sufficient experience and knowledge regarding both the muffling system and the exhaust system, a great restriction is imposed on the degree of freedom regarding the selection of the person in charge of design work.

【0006】本発明は、十分な経験や知識に基づく消音
排気系の最適化設計がこのような知識や経験を有しない
者でも確実に行える最適化設計システムを提供すること
を目的とする。
[0006] It is an object of the present invention to provide an optimization design system capable of surely performing optimization design of a noise reduction exhaust system based on sufficient experience and knowledge even by a person who does not have such knowledge or experience.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】本発明は、消音排気系に
適用可能な個々の部品について、その消音排気系の設計
時に参照され得る構成および性能を予め格納する情報デ
ータベース11と、設計の仕様に含まれる個々の項目の
値域に対応して経験的に得られた最適設計手順の知識集
合を所定の知識表現法に基づき蓄積する知識ベース13
と、最適設計手順に基づいて設定される構成の消音排気
系について、その構成に適応した模擬アルゴリズムに基
づいて特性を求める特性模擬手段15と、知識ベース1
3に蓄積された知識集合から仕様に基づいて適用すべき
知識を検索してその知識に基づいて推論し、その推論の
処理手順に基づいて情報データベース11の参照と、特
性模擬手段15の駆動とを行うことにより最適設計手順
に基づく設計を行う推論手段17とを備えたことを特徴
とする。
The present invention relates to an individual database applicable to a noise reduction exhaust system, an information database 11 for storing in advance a configuration and performance that can be referred to when designing the noise reduction exhaust system, and a design specification. Knowledge base 13 for accumulating a knowledge set of optimal design procedures obtained empirically corresponding to the range of each item included in
And a characteristic simulating means 15 for obtaining a characteristic based on a simulating algorithm adapted to the configuration of the noise elimination exhaust system having a configuration set based on the optimum design procedure, and a knowledge base 1.
The knowledge to be applied is searched based on the specifications from the knowledge set accumulated in 3, the information is inferred based on the knowledge, the information database 11 is referred to based on the inference processing procedure, and the characteristic simulation means 15 is driven. And an inference means 17 for performing a design based on the optimum design procedure by performing.

【0008】[0008]

【作用】本発明にかかわる最適化設計システムでは、知
識ベース13には、消音排気系の設計に関する十分な経
験とその経験によって見出されたノウハウを含んだ知識
とからなる最適設計手順が、所定の知識表現法に基づく
知識集合として体系的に顕在化および標準化されて蓄積
される。推論手段17は、このような知識集合から仕様
に基づいて適用すべき知識を検索してその知識に基く推
論を行い、その推論の処理手順に従って、採用すべき部
品について情報データベース11に予め格納された構成
および性能を参照し、かつその部品を採用して得られる
構成の消音排気系について特性模擬手段15を介して特
性を求めることにより、最適化設計を行う。
In the optimum design system according to the present invention, the knowledge base 13 has a predetermined optimum design procedure consisting of sufficient experience regarding the design of the muffler exhaust system and knowledge including know-how found by the experience. It is systematically manifested and standardized and accumulated as a knowledge set based on the knowledge representation method. The inference means 17 retrieves knowledge to be applied based on the specifications from such a knowledge set, makes an inference based on the knowledge, and stores in advance in the information database 11 the parts to be adopted according to the processing procedure of the inference. The optimum design is performed by referring to the configuration and performance described above and obtaining the characteristic through the characteristic simulating means 15 for the noise reduction exhaust system having the configuration obtained by adopting the component.

【0009】すなわち、上述した経験や知識を十分に有
する専門家が設計した消音排気系とほぼ同等の性能を有
する消音排気系が、このような知識や経験を有しない者
にも確実に設計可能となるので、性能を維持しつつ設計
担当者の選択に経験や知識の豊富さを勘案する必要が無
くなる。したがって、作業の効率化がはかられ、かつ設
計者の人材教育に要する時間やコストが大幅に低減され
る。
That is, a muffler exhaust system having almost the same performance as a muffler exhaust system designed by an expert who has sufficient experience and knowledge described above can be reliably designed even for those who do not have such knowledge and experience. Therefore, it is not necessary to consider the abundance of experience and knowledge in the selection of designers while maintaining the performance. Therefore, the work efficiency can be improved, and the time and cost required for training the designers can be greatly reduced.

【0010】[0010]

【実施例】以下、図面に基づいて本発明の実施例につい
て詳細に説明する。図2は、本発明の一実施例を示す図
である。
Embodiments of the present invention will now be described in detail with reference to the drawings. FIG. 2 is a diagram showing an embodiment of the present invention.

【0011】図において、知識ベース21にはソフトウ
エアおよびハードウエアのインタフェースを介して推論
エンジン22、シミュレーション部23、データベース
発生部24およびユーザインタフェース部25が接続さ
れ、さらに、推論エンジン22とユーザインタフェース
25との間は同様にソフトウエアおよびハードウエアの
インタフェースを介して接続される。また、各部のソフ
トウエアについては、ユーザインタフェース部25は知
識ベース構築用のツールであるARTを用いて、シミュ
レーション部23およびデータベース発生部24はFO
RTRAN77を用いてそれぞれプログラミングされ、
何れもオペレーティングシステムGENERAの下で動
作するLISP専用機のSYMBOLIC3620、3
630上で実行される。
In the figure, an inference engine 22, a simulation unit 23, a database generation unit 24, and a user interface unit 25 are connected to the knowledge base 21 via software and hardware interfaces, and the inference engine 22 and the user interface are further connected. 25 are also connected via software and hardware interfaces. Regarding software of each unit, the user interface unit 25 uses ART which is a tool for constructing a knowledge base, and the simulation unit 23 and the database generation unit 24 use FO.
Each is programmed using RTRAN77,
SYMBOLIC 3620, which is a LISP dedicated machine that operates under the operating system GENERAA, 3
630.

【0012】なお、本実施例と図1に示すブロック図と
の対応関係については、知識ベース21は情報データベ
ース11および知識ベース13に対応し、シミュレーシ
ョン部23は特性模擬手段15に対応し、知識ベース2
1、推論エンジン22およびデータベース発生部24は
推論手段17に対応する。
Regarding the correspondence between this embodiment and the block diagram shown in FIG. 1, the knowledge base 21 corresponds to the information database 11 and the knowledge base 13, the simulation unit 23 corresponds to the characteristic simulation means 15, and the knowledge Base 2
1, the inference engine 22 and the database generator 24 correspond to the inference means 17.

【0013】図3は、本実施例の動作フローチャートで
ある。以下、図2および図3を参照して本実施例の動作
を説明する。知識ベース21には、上述した経験とその
経験に基づいて蓄積された技術(例えば、排気径の基本
性能設計に関する最適設計手順、既に発見された不具合
とその対策)に併せて、シミュレーション部23の利用
方法、その利用によって得られたシミュレーション結果
の解析法その他を体系的に顕在化・標準化し、さらに、
IF THEN(ルール)形式で表した約400項目からなる知
識がプロダクション・ルール・ベースとして予め記憶さ
れる。なお、このようなプロダクション・ルール・ベー
スは、知識ベース構築用のツールであるARTとLIS
P関数とを用いてプログラミングされる。
FIG. 3 is an operation flowchart of this embodiment. The operation of this embodiment will be described below with reference to FIGS. The knowledge base 21 stores the experience described above and the technology accumulated based on the experience (for example, the optimum design procedure regarding the basic performance design of the exhaust diameter, the defects already found and their countermeasures), along with the simulation unit 23. Systematically reveal and standardize the method of use, the method of analysis of simulation results obtained by using it, etc.
Knowledge of about 400 items represented in IF THEN (rule) format is stored in advance as a production rule base. Note that such a production rule base is a tool for building a knowledge base, ART and LIS.
Is programmed with the P function.

【0014】このようにして記憶された知識には、ユー
ザや顧客の要求、開発製品の規格品質と目標コストとの
関連性、製品の生産方法、性能や信頼性の評価法、コス
トの試算方法、消音排気系の開発設計工程、既存製品に
かかわる品質特性、故障モードその他の広範な事項が含
まれ、例えば、(1) 消音器の容量(長さ)については、
所定の周波数帯域において後述の適正化案(対策案)
がない場合にはカレント値を許容し、増加分として次
の消音器の長さの規格値を用い、…、(2) 消音器の基本
構造については、所定の周波数帯域において同様に適
正化案がない場合には破棄し、次の基本構造の採用時
には室数の少ないものを優先し、…、(3) 後述の消音性
能特性データベースの生成については、可変部位の変
化量は規格単位Dあるいは単位長さl(1mm) とし、消
音器の構造変化に対するDS、ILの変化はパターン
別、周波数帯域別、部位別に実データを生成し、…、
(4) マフラの最適実装位置(境界位置)の異同について
は、はじめのベストポジションより求めた出入口パイ
プ挿入長を変化させてはならず、…、(5) パイプの径
d、長さlの変更については、径Dを変化させた場合
には圧力損失をチェックして仕様値を満足しない場合に
はこのような径の変化を伴う処理は採用せず、パイプ
の径d、長さlの値の変更は標準サイズから開始し、D
は上述した規格単位Dに、lは上述した単位長さ単位に
行い、…、(6) チューニングの展開と周波数帯域との関
連性については、所定の周波数帯域で要求性能を満足
する場合には、その周波数帯域より低域についてチュー
ニングを行うが、その所定の周波数帯域の特性が所定
値l1以上劣化したり、その周波数帯域に隣接する帯域の
特性が所定値l2以上劣化する適正化案は採用せず、…、
(7) 最適化の終了条件としては、最大許容変化量まで変
化させて、その結果最良の特性が得られた適正化案を採
用することその他多くの知識が予め記憶される。
The knowledge stored in this way includes the demands of users and customers, the relationship between the standard quality of the developed product and the target cost, the product production method, the performance and reliability evaluation method, and the cost trial calculation method. , A muffler exhaust system development and design process, quality characteristics related to existing products, failure modes, and a wide range of other items. For example, for (1) silencer capacity (length),
Proposal for optimization (countermeasures) described below in the prescribed frequency band
If there is not, the current value is allowed and the standard value of the length of the next silencer is used as the increment, ..., (2) Regarding the basic structure of the silencer, the same optimization plan is applied in the prescribed frequency band. If it does not exist, it is discarded, and when adopting the next basic structure, the one with the smaller number of rooms is given priority .... (3) Regarding the generation of the silencing performance characteristic database described later, the amount of change in the variable part is the standard unit D or With unit length 1 (1 mm), changes in DS and IL due to structural changes in the silencer generate actual data for each pattern, frequency band, and site ...
(4) Regarding the difference in the optimum mounting position (boundary position) of the muffler, the insertion length of the inlet / outlet pipe obtained from the first best position must not be changed ... (5) The pipe diameter d and length l Regarding the change, when the diameter D is changed, the pressure loss is checked, and when the specification value is not satisfied, such a process involving the diameter change is not adopted, and the pipe diameter d and the length l are not changed. Change the value from standard size, D
Is performed in the above-mentioned standard unit D, l is performed in the above-mentioned unit length unit, ..., (6) Regarding the relationship between the development of tuning and the frequency band, when the required performance is satisfied in a predetermined frequency band, , Tuning is performed in a range lower than the frequency band, but the characteristics of the predetermined frequency band deteriorates by a predetermined value l 1 or more, or the characteristics of a band adjacent to the frequency band deteriorates by a predetermined value l 2 or more Is not adopted ...
(7) As the optimization ending condition, various knowledge is stored in advance, such as changing to the maximum permissible change amount and adopting the optimization plan that gives the best characteristics as a result.

【0015】さらに、知識ベース22には、消音排気系
に使用すべき標準部品について、形状(管材の断面形
状、板状体や管材の板厚等の寸法を含む。)、規格、エ
ンジンの形式(気筒数、サイクル数、排気量等を含
む。)、採用され得る消音器の内部構造基本パターン
(既に生産されている個々の消音器について、内部形状
および内部の排気ガスの流れを示す数値コードで表され
る。)が情報データベースとして予め記憶される。さら
に、その情報データベースには、設計担当者が要求性能
(設計仕様)の項目として文字列で指定し得る値が、そ
の値を短い文字で示すキーワードとして予め格納され
る。なお、このような情報データベースは、上述したA
RTを用いてプログラミングされる。
Further, the knowledge base 22 includes the shapes (including the cross-sectional shape of the pipe material, the dimensions of the plate-like body and the plate thickness of the pipe material, etc.), standards, and engine types of standard parts to be used in the muffler exhaust system. (Including the number of cylinders, number of cycles, displacement, etc.), basic pattern of internal structure of the silencer that can be adopted (numerical code indicating the internal shape and internal exhaust gas flow for each already produced silencer) Is stored in advance as an information database. Further, in the information database, a value that can be designated by a character string as a required performance (design specification) item by a designer is stored in advance as a keyword indicating the value with short characters. In addition, such an information database is
It is programmed using RT.

【0016】なお、以下に示す動作は時系列順に遷移す
る後述の「要求性能入力フェーズ」、「消音器の内部構
造基本パターンの選定フェーズ」、「消音性能特性デー
タベースの生成フェーズ」および「最適化フェーズ」か
らなる4つのフェーズから構成される。また、これらの
各フェーズにおける処理手順(アルゴリズム)について
は、それぞれ知識ベース21にプロダクション・ルール
・ベースとして予め記憶された知識を推論エンジン22
が適宜読み出して解析することにより決定され、知識ベ
ース21を介して実現される。したがって、以下では、
このような推論エンジン22にかかわる動作について
は、簡単のためその内容を省略する。
The operation described below transits in chronological order and is described later in "Required performance input phase", "Silent silencer internal structure basic pattern selection phase", "Silent performance characteristic database generation phase" and "Optimization". It consists of four phases called "Phase". Regarding the processing procedure (algorithm) in each of these phases, the knowledge stored in advance in the knowledge base 21 as the production rule base is used as the inference engine 22.
Are determined by appropriately reading and analyzing, and are realized through the knowledge base 21. Therefore, in the following,
The operation of the inference engine 22 is omitted for simplicity.

【0017】また、知識ベース21は、LISPにより
プログラミングされた通信制御プログラムを有し、その
プログラムを介してシミュレーション部23およびデー
タベース発生部24と対向してインターラクティブな通
信を行うが、その詳細の動作については、ここでは簡単
のため詳細な説明を省略する。
Further, the knowledge base 21 has a communication control program programmed by LISP, and performs interactive communication by facing the simulation unit 23 and the database generation unit 24 through the program, and detailed operation thereof. The detailed description is omitted here for simplicity.

【0018】〔要求性能入力フェーズ〕ユーザインタフ
ェース部25は、操作・表示部(図示されない。)に、
アイコンを配置して構成されるメニュー(例えば、図4
に示す部品の一覧メニュー)を表示し、設計担当者が対
話形式で指定する要求性能を取り込み、その仕様に含ま
れる個々の項目を知識ベース21に与える。ここに、要
求性能として指定される項目には、消音排気系が搭載さ
れるべき車両のクラスや適用されるエンジンの形式に併
せて、吐出音性能、圧力損失性能、排気系の外観形状そ
の他が含まれる。知識ベース21は、このようにして与
えられる個々の項目について、他の項目との相互的な整
合性や規格との適合性について妥当か否か判定し、ユー
ザインタフェース25を介して設計担当者との間に知的
な対話を行う。
[Required Performance Input Phase] The user interface unit 25 has an operation / display unit (not shown).
A menu configured by arranging icons (see, for example, FIG.
The list of parts shown in (1) is displayed, the required performance specified by the designer in an interactive format is fetched, and the individual items included in the specification are given to the knowledge base 21. Items specified as required performance include discharge noise performance, pressure loss performance, external shape of the exhaust system, etc., in accordance with the class of the vehicle in which the noise reduction exhaust system is to be installed and the type of engine to which it is applied. included. The knowledge base 21 determines whether or not each of the items given in this manner is appropriate with respect to the mutual consistency with other items and the conformity with the standard, and the knowledge base 21 communicates with the designer through the user interface 25. Have an intellectual dialogue between.

【0019】さらに、ユーザインタフェース部25は、
設計担当者が要求性能の項目値としてキーワードを指定
した場合には、そのキーワードを知識ベース21を介し
て逐次該当する設定値に変換し、上述した判定その他の
処理を施す。したがって、設計担当者には、アイコンを
クリックしたりキーワードを入力する簡単な操作によ
り、誤入力を防止しつつ効率的に要求性能の指定が可能
な運用環境が提供される。
Further, the user interface section 25 is
When the designer specifies a keyword as the item value of the required performance, the keyword is sequentially converted to the corresponding set value via the knowledge base 21, and the above-described determination and other processing are performed. Therefore, the designer is provided with an operating environment in which the required performance can be efficiently specified while preventing erroneous input by a simple operation of clicking an icon or inputting a keyword.

【0020】〔消音器内部構造基本パターンの選定フェ
ーズ〕このようにして要求性能の全項目が入力される
と、知識ベース21は、その要求性能を満足できる範囲
内で個々の項目について細分化や補正を施すことによ
り、後述の最適設計の過程で採用すべき目標値を確定す
る(図3)。
[Phase of selecting basic pattern of silencer internal structure] When all items of the required performance are input in this way, the knowledge base 21 subdivides each item within a range that can satisfy the required performance. By performing the correction, the target value to be adopted in the process of optimum design described later is determined (FIG. 3).

【0021】次に、知識ベース21はこのようにして確
定された目標値をシミュレーション部23に与え、シミ
ュレーション部23はその目標値に基づいて消音器の実
装位置および内部の境界条件の最適値を求める。知識ベ
ース21は、このようにして得られる境界条件の最適値
を取り込み、上述した情報データベースとして格納され
た消音器の内部構造基本パターンをその境界条件に基づ
いて参照することにより、採用すべき補助消音器(プリ
マフラー)の内部構造基本パターンの候補を求める。ま
た、このような候補が複数ある場合には、知識ベース2
1は、予め決められた周波数帯域毎に所望の消音特性に
対する各候補の消音特性の誤差を重要度で重み付けして
算術的に総合比較し、その比較の結果に基づいて候補を
絞り込む。
Next, the knowledge base 21 gives the target value thus determined to the simulation section 23, and the simulation section 23 determines the optimum values of the mounting position of the silencer and the internal boundary conditions based on the target value. Ask. The knowledge base 21 takes in the optimum value of the boundary condition obtained in this way, and refers to the internal structure basic pattern of the silencer stored as the above-mentioned information database based on the boundary condition to assist the adoption. A candidate for the basic pattern of the internal structure of the silencer (primary muffler) is obtained. If there are multiple such candidates, the knowledge base 2
In No. 1, the error of the muffling characteristic of each candidate with respect to the desired muffling characteristic is weighted by the degree of importance for each predetermined frequency band, arithmetically comprehensively compared, and the candidates are narrowed down based on the result of the comparison.

【0022】さらに、知識ベース21は、このようにし
て求められた補助消音器の候補を固定し、その候補を固
定して組合せられるべき主消音器(メインマフラー)の
内部構造について、部屋数が少ないものを優先しつつ同
様の重み付けを行って総合的な比較を行い、その比較の
結果に基づき内部の境界条件の最適化を行う。以下、知
識ベース21は、目標値を満足する収束条件に達するま
で同様の最適化処理を反復し、消音器の内部構造基本パ
ターンを選定する(図3)。
Further, the knowledge base 21 fixes the candidate of the auxiliary silencer thus obtained, and determines the number of rooms in the internal structure of the main silencer (main muffler) to be fixed and combined. The same weighting is performed while giving priority to the smaller one, and comprehensive comparison is performed, and the internal boundary condition is optimized based on the result of the comparison. Hereinafter, the knowledge base 21 repeats the same optimization process until the convergence condition that satisfies the target value is reached, and selects the internal structure basic pattern of the silencer (FIG. 3).

【0023】〔消音性能特性データベースの生成フェー
ズ〕知識ベース21は、このようにして消音器の内部構
造の基本パターンが選定されると、その選定された基本
パターンの消音器が搭載された排気系で可変可能な個々
の変動部位(例えば、排気系チューブの口径、消音器本
体内に実装されるパイプの口径、長さ、消音器内の部屋
割りその他)について変動量を所定の間隔で可変させな
がら指定し、シミュレーション部23に個々の変動部位
と変動量とに対する各周波数帯域の消音特性および圧力
損失の計算を要求する。なお、変動量については、標準
化を考慮した規格値を用いて設定される。
[Muffling Performance Characteristic Database Generation Phase] When the basic pattern of the internal structure of the muffler is selected in this way, the knowledge base 21 is equipped with an exhaust system equipped with the muffler having the selected basic pattern. For each variable part that can be changed with (for example, the diameter of the exhaust system tube, the diameter and length of the pipe installed in the silencer body, room allocation in the silencer, etc.) However, the simulation unit 23 is requested to calculate the silencing characteristics and the pressure loss of each frequency band for each variation part and variation amount. The amount of fluctuation is set using a standard value in consideration of standardization.

【0024】シミュレーション部23は、このような要
求に応じて所定の演算方式(例えば、SAE(Society o
f Automotive Engineers) No.890619 に掲載されるも
の。)を適用することにより、挿入損失、透過損失、吐
出騒音レベル、消音器の出入口に設けられるパイプの最
適挿入長および圧力損失特性を順次算出し、その算出結
果に基づいて上述した周波数帯域毎の消音特性および圧
力損失を求める。また、シミュレーション部23は、こ
のような数値シミュレーションの演算の過程では、例え
ば、図5に示すように、そのシミュレーションの対象と
なっている消音器の構造および緒元値を知識ベース21
およびユーザインタフェース部25を介して逐次表示す
ることにより、操作者に作業の進捗状況を通知する。
The simulation unit 23 responds to such a request by a predetermined calculation method (for example, SAE (Society o
f Automotive Engineers) No. 890619. ) Is applied, the insertion loss, the transmission loss, the discharge noise level, the optimum insertion length of the pipe installed at the inlet and outlet of the muffler, and the pressure loss characteristic are sequentially calculated, and based on the calculation results, Determine the muffling characteristics and pressure loss. Further, in the process of the calculation of such a numerical simulation, the simulation unit 23 determines, for example, as shown in FIG. 5, the structure and the specification value of the silencer, which is the target of the simulation, in the knowledge base 21.
The progress status of the work is notified to the operator by sequentially displaying it via the user interface unit 25.

【0025】知識ベース21はこのようにして得られる
消音特性および圧力損失をデータベース発生部24に与
え、データベース発生部24はこれらの消音特性および
圧力損失を収集することにより、消音性能特性データベ
ースを生成する(図3)。
The knowledge base 21 gives the silencing characteristics and pressure loss thus obtained to the database generating section 24, and the database generating section 24 collects these silencing characteristics and pressure loss to generate a silencing performance characteristic database. (Fig. 3).

【0026】〔最適化フェーズ〕知識ベース21は、消
音器の内部構造基本パターンの選定フェーズで選定され
た基本構造の消音器を搭載した排気系を確認し、その排
気系を所望のエンジンに取り付けた状態を示す数値情報
をシミュレーション部23に与える。シミュレーション
部23はその数値情報に応じて予測性能を求め(図6
)、知識ベース21はその予測性能が要求性能を満足
しているか否か判定する(図6)。ここに、予測性能
の主要な項目は吐出騒音のレベルおよび圧力損失特性か
らなるが、シミュレーション部23は、このような予測
性能を求める際に並行して吐出騒音の高次の周波数成分
等を求めて知識ベース21に与える。
[Optimization Phase] The knowledge base 21 confirms the exhaust system equipped with the silencer having the basic structure selected in the selection phase of the internal structure basic pattern of the silencer, and attaches the exhaust system to a desired engine. Numerical information indicating the closed state is given to the simulation unit 23. The simulation unit 23 obtains the prediction performance according to the numerical information (see FIG. 6).
), The knowledge base 21 determines whether or not the predicted performance satisfies the required performance (FIG. 6). Here, the main items of the predictive performance consist of the level of discharge noise and the pressure loss characteristics, but the simulation unit 23 obtains higher-order frequency components of the discharge noise in parallel when obtaining such predictive performance. And give it to the knowledge base 21.

【0027】知識ベース21は、このような判定により
要求性能を満足すると認識した場合には最適化フェーズ
を完結するが、反対に満足していない場合には、上述し
た高次の周波数成分等に基づいて要求性能が満足されな
い要因となっている吐出騒音について、ピークレベル、
周波数、要求性能を満足するために必要な減衰量、許容
最大レベルに対応したエンジンの回転数その他を求め、
さらに、これらの各項目について問題点であるか否かの
判定を行ってその問題点を抽出する(図6)。
When the knowledge base 21 recognizes that the required performance is satisfied by such a determination, it completes the optimization phase, but on the contrary, when it is not satisfied, the above-mentioned higher-order frequency component is added. Based on the discharge noise that is a factor that the required performance is not satisfied based on the peak level,
Calculate the frequency, the amount of attenuation required to satisfy the required performance, the engine speed corresponding to the maximum allowable level, etc.,
Further, it is determined whether or not each of these items is a problem and the problem is extracted (FIG. 6).

【0028】次に、知識ベース21は、このようにして
抽出された問題点の各項目に基づいて消音器の挿入損失
特性と圧力損失性能との目標値を補正する(図6)。
さらに、知識ベース21は、先行して生成された消音性
能特性データベースを参照することにより、可変できる
部位の変動量に対応した消音特性および圧力損失特性を
求め(図6)、これらの特性に基づいて消音器の内部
構造や排気系チューブの口径を調整する(図6)。
Next, the knowledge base 21 corrects the target values of the insertion loss characteristic and the pressure loss performance of the silencer based on each item of the problems extracted in this way (FIG. 6).
Further, the knowledge base 21 obtains the silencing characteristic and the pressure loss characteristic corresponding to the variation amount of the variable portion by referring to the silencing performance characteristic database generated in advance (FIG. 6), and based on these characteristics. Adjust the internal structure of the silencer and the diameter of the exhaust system tube (Fig. 6).

【0029】知識ベース21は、このような調整によっ
て得られる個々の適正化案について、優先順位を付与し
てその優先順位の順に該当する適正化案を示す数値情報
をシミュレーション部23に与える。シミュレーション
部23はその数値情報に応じて予測性能を求め、知識ベ
ース21はその予測性能が要求性能を満足しているか否
かを逐次判定し、その要求性能が達成されたことを認識
するまで同様の処理を反復する(図6)。さらに、知
識ベース21は、このようにして要求性能が達成された
ことを確認すると、上述した問題点が生じた周波数帯域
以外の帯域についてもシミュレーション部23を介して
総合的に要求性能を確認し、その確認によって得られた
最適化の処理結果をユーザインタフェース部25を介し
て出力して最適化フェーズを完結する(図3)。
The knowledge base 21 gives a priority order to each optimization plan obtained by such an adjustment, and provides the simulation section 23 with numerical information indicating the optimization plan corresponding to the priority order. The simulation unit 23 obtains the prediction performance according to the numerical information, and the knowledge base 21 sequentially determines whether the prediction performance satisfies the required performance, and the same is performed until it recognizes that the required performance is achieved. The above process is repeated (FIG. 6). Further, when confirming that the required performance is achieved in this way, the knowledge base 21 comprehensively confirms the required performance for the bands other than the frequency band in which the above-mentioned problem has occurred through the simulation unit 23. The optimization processing result obtained by the confirmation is output through the user interface unit 25 to complete the optimization phase (FIG. 3).

【0030】ユーザインタフェース部25は、このよう
にして与えられる処理結果(消音器の内部構造、排管口
径その他)に基づいて、図7に示すように、図面作成業
務に必要な消音器の構造の概略図、基本パターンを与え
る消音器の部品番号その他を表示し、さらに、図8に示
すように、吐出音レベルについて、要求仕様で与えられ
る目標値とシミュレーションに基づいて得られた値とを
エンジンの回転数に対応させて表示する。
The user interface unit 25, as shown in FIG. 7, based on the processing results (internal structure of the muffler, diameter of the exhaust pipe, etc.) thus provided, the structure of the muffler necessary for drawing work. Of the muffler that gives the basic pattern, and the like. Further, as shown in FIG. 8, regarding the discharge sound level, the target value given by the required specifications and the value obtained based on the simulation are displayed. It is displayed according to the engine speed.

【0031】また、このような一連の処理を経て最適化
設計された消音排気系は、例えば、排気量2000cc、
6気筒、4サイクルのノーマルアスピレーションのエン
ジンに適用した場合には、図9(a) に示すように、吐出
騒音レベルは従来の専門家による設計例に比べて約5dB
高いが、その吐出騒音レベルのエンジン回転数に対する
変化はその専門家の設計例に精度よく一致し、さらに、
図9(b) に示すように、消音量に対して技術的に相反す
る圧力損失は約11パーセント程度良い値が得られた。
Further, the sound deadening exhaust system optimally designed through such a series of processes has a displacement of 2000 cc, for example.
When applied to a 6-cylinder, 4-cycle normally aspirated engine, the discharge noise level is about 5 dB compared to the design example by a conventional expert, as shown in Fig. 9 (a).
Although it is high, the change of the discharge noise level with respect to the engine speed matches the design example of the expert with accuracy,
As shown in FIG. 9 (b), the technically contradictory pressure loss with respect to the volume of silence was about 11%.

【0032】このように本実施例によれば、排気系の設
計に関する専門家の経験とその経験によって培われた知
識(ノウハウを含む。)とを体系的に顕在化および標準
化して知識ベースとし、さらに、その知識ベースに基づ
く推論の判断基準として音響性能の数値解析シミュレー
ションの結果を活用する。
As described above, according to the present embodiment, the experience of the expert regarding the design of the exhaust system and the knowledge (including know-how) cultivated by the experience are systematically realized and standardized to form the knowledge base. In addition, we utilize the results of numerical simulation of acoustic performance as a criterion for inference based on the knowledge base.

【0033】すなわち、このような経験や知識を有しな
い者でもその経験や知識に基づく設計例とほぼ同等の性
能を有する消音排気系を確実に設計可能となるので、設
計担当者の選択に経験や知識の豊富さを勘案する必要が
無くなって作業の効率化がはかられ、かつ設計者の人材
教育に要する時間やコストを大幅に低減することができ
る。
In other words, even a person who does not have such experience or knowledge can reliably design a muffler exhaust system having substantially the same performance as a design example based on the experience or knowledge, so that the person in charge of designing has experience. It is not necessary to take into consideration the abundance of knowledge and knowledge, the work efficiency can be improved, and the time and cost required for the personnel training of the designer can be greatly reduced.

【0034】なお、本実施例では、消音器の内部構造基
本パターンを選択した後に、その選択された基本パター
ンの消音器が搭載された排気系で可変可能な個々の変動
部位に対応した特性を一括して求め、消音特性性能デー
タベースとして生成しているが、本発明では、このよう
な方法に限定されず、例えば、最適化フェーズで適宜シ
ミュレーション部23を駆動して特性を求めてもよい。
In this embodiment, after selecting the basic pattern of the internal structure of the muffler, the characteristics corresponding to each variable part that can be varied by the exhaust system equipped with the muffler of the selected basic pattern are set. Although it is collectively obtained and generated as the silencing characteristic performance database, the present invention is not limited to such a method, and for example, the characteristic may be obtained by appropriately driving the simulation unit 23 in the optimization phase.

【0035】また、本実施例では、知識ベース21に蓄
積される知識がプロダクションルールに基づいて表され
ているが、本発明では、このようなプロダクションルー
ルに限定されず、適応した推論エンジンを搭載可能であ
るならば、例えば、意味ネットワーク、フレーム、述語
論理の公理集合その他の如何なる知識表現法を採用して
もよい。
Further, in the present embodiment, the knowledge accumulated in the knowledge base 21 is represented based on the production rules, but the present invention is not limited to such production rules, and an adapted inference engine is installed. If possible, any knowledge representation method such as a semantic network, a frame, an axiomatic set of predicate logic, or the like may be adopted.

【0036】さらに、本実施例では、推論エンジン22
が知識ベース21に蓄積された知識を逐次検索して翻訳
することにより推論を行っているが、本発明では、この
ような構成に限定されず、例えば、プロダクションルー
ルにより記述された知識を予めコンパイルしておいて推
論の高速化をはかってもよい。
Further, in this embodiment, the inference engine 22 is used.
Makes an inference by sequentially searching and translating the knowledge accumulated in the knowledge base 21, but the present invention is not limited to such a configuration, and for example, knowledge described by a production rule is compiled in advance. You may try to speed up reasoning.

【0037】また、本実施例では、知識ベース21に蓄
積される知識の更新その他については、何も記述されて
いないが、例えば、ユーザインタフェース部25に開発
専用のインタフェース手段を設けたり、消音器の内部構
造基本パターンにかかわる情報データベースを保守する
手段を設けたり、本実施例にかかわる最適化設計システ
ムの運用中に蓄積された新たな知識等を適宜追加して育
成をはかってもよい。
Further, in this embodiment, nothing is described about updating the knowledge accumulated in the knowledge base 21 and the like, but for example, the user interface unit 25 is provided with interface means exclusively for development or the silencer. Means for maintaining an information database relating to the basic pattern of the internal structure may be provided, or new knowledge accumulated during the operation of the optimization design system according to the present embodiment may be appropriately added for training.

【0038】[0038]

【発明の効果】以上説明したように本発明では、採用さ
れる部品の構造や性能に適応した模擬アルゴリズムに基
づいて特性の評価および最適化がはかられ、経験や知識
を十分に有しない者でも、これらの経験や知識に基づき
専門家が設計した排気消音系と同等の性能を有する消音
排気系を確実に設計可能となる。また、消音排気系につ
いて基本的な知識を有する者によって運用される限り、
従来、設計時における専門家の錯誤等に起因して生じ得
た品質低下や作業の手戻りが大幅に軽減される。
As described above, according to the present invention, those who have sufficient experience and knowledge can evaluate and optimize the characteristics based on the simulation algorithm adapted to the structure and performance of the adopted parts. However, it is possible to reliably design a muffling exhaust system having the same performance as an exhaust muffling system designed by an expert based on these experiences and knowledge. Also, as long as it is operated by a person who has basic knowledge about the muffler exhaust system,
Conventionally, quality deterioration and work rework that may occur due to mistakes of experts during designing are greatly reduced.

【0039】したがって、設計品質の均一化と向上とを
はかりつつ消音排気系の最適化設計、試作および実験に
要する工数が大幅に削減され、設計開発期間の短縮と設
計業務にかかわる作業環境の向上とがはかられる。
Therefore, the man-hours required for the optimized design, trial manufacture and experiment of the noise reduction exhaust system are greatly reduced while the design quality is made uniform and improved, and the design development period is shortened and the working environment involved in the design work is improved. It comes off.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の原理ブロック図である。FIG. 1 is a principle block diagram of the present invention.

【図2】本発明の一実施例を示す図である。FIG. 2 is a diagram showing an embodiment of the present invention.

【図3】本実施例の動作フローチャートである。FIG. 3 is an operation flowchart of this embodiment.

【図4】開発仕様の入力方法を示す図である。FIG. 4 is a diagram showing a method of inputting development specifications.

【図5】シミュレーション中に表示される情報の一例を
示す図である。
FIG. 5 is a diagram showing an example of information displayed during a simulation.

【図6】最適化処理のフローチャートである。FIG. 6 is a flowchart of optimization processing.

【図7】本実施例を適用して得られた消音排気系の設計
例を示す図(1)である。
FIG. 7 is a diagram (1) showing a design example of a noise reduction exhaust system obtained by applying the present embodiment.

【図8】本実施例を適用して得られた消音排気系の設計
例を示す図(2)である。
FIG. 8 is a diagram (2) showing a design example of the noise reduction exhaust system obtained by applying the present embodiment.

【図9】本実施例を適用して得られた設計例の評価結果
を示す図である。
FIG. 9 is a diagram showing evaluation results of design examples obtained by applying the present embodiment.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

11 情報データベース 13 知識ベース 15 特性模擬手段 17 推論手段 21 知識ベース 22 推論エンジン 23 シミュレーション部 24 データベース発生部 25 ユーザインタフェース部 11 information database 13 knowledge base 15 characteristic simulation means 17 inference means 21 knowledge base 22 inference engine 23 simulation section 24 database generation section 25 user interface section

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 消音排気系に適用可能な個々の部品につ
いて、その消音排気系の設計時に参照され得る構成およ
び性能を予め格納する情報データベース(11)と、 前記設計の仕様に含まれる個々の項目の値域に対応して
経験的に得られた最適設計手順の知識集合を所定の知識
表現法に基づき蓄積する知識ベース(13)と、 前記最適設計手順に基づいて設定される構成の消音排気
系について、その構成に適応した模擬アルゴリズムに基
づいて特性を求める特性模擬手段(15)と、 前記知識ベース(13)に蓄積された知識集合から前記仕
様に基づいて適用すべき知識を検索してその知識に基づ
いて推論し、その推論の処理手順に基づいて前記情報デ
ータベース(11)の参照と、前記特性模擬手段(15)の
駆動とを行うことにより前記最適設計手順に基づく設計
を行う推論手段(17)とを備えたことを特徴とする最適
化設計システム。
1. An information database (11) for storing in advance a configuration and performance that can be referred to when designing a noise reduction exhaust system for each part applicable to the noise reduction exhaust system, and an individual data base included in the design specifications. A knowledge base (13) for accumulating a knowledge set of optimal design procedures obtained empirically corresponding to the range of items based on a predetermined knowledge representation method, and a silencing exhaust having a configuration set based on the optimal design procedures. With respect to the system, characteristic simulation means (15) for obtaining characteristics based on a simulation algorithm adapted to the configuration, and knowledge to be applied based on the specifications are searched from the knowledge set accumulated in the knowledge base (13). The optimum design procedure is performed by inferring based on the knowledge, referring to the information database (11) and driving the characteristic simulating means (15) based on the processing procedure of the inference. Optimization design system comprising the inference means (17) for performing design based.
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2003099585A (en) * 2001-09-19 2003-04-04 Mazda Motor Corp Computer program for supporting planning of new type vehicle
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